第一章 医学细胞生物学绪论

第一章绪论第一节研究的内容第二节发展简史第三节与医学科学第四节研究动态与医学进展第一节研究的内容内容:1.主要的研究任务2.具体的研究方向3.分支学科细胞（Cell)是1665年，由英国皇家学会会员物理学家RobertHook发现并命名的。细胞学(cytology)是研究细胞结构形态、生理功能及生活史的科学，对细胞的认识有局限性。细胞生物学(CellBiology)是从细胞整体、亚显微结构以及分三个不同层次上，把细胞结构、功能有机结合起来，并与生命科学其他学科相互渗透，探索生命活动基本规律的科学。1.主要的研究任务⑴

形态结构---显微、亚显微、分子水平

阐明生命活动的结构基础⑵功能动态---分析、比较、综合的方法①描述细胞内各部分的化学组成以及新陈代谢过程②阐明细胞内各部分结构间的相互关系与相互作用⑶生命活动规律

生长、发育、遗传、变异、衰老、死亡、分化等。

2.具体的研究方向1生物膜与膜性细胞器的研究2染色体及基因表达3细胞骨架体系的研究4细胞增殖与细胞周期的调控5细胞生长和分化6细胞衰老与死亡7细胞通讯和信号转导8细胞的起源与进化9细胞工程结构、功能生命活动手段3.分支学科(1)细胞遗传学(cytogenetics)(2)细胞生理学(cytophysiology)(3)细胞化学(cytochemistry)(4)细胞社会学(cytosociology)(5)细胞形态学(cytomorphology)(6)分子细胞学(molecularcytology)第二节发展简史随着技术和实验手段的进步，细胞的研究显现出时代的特征，形成了不同的发展时期

1细胞学创立时期（1665—1875）是以形态描述为主的生物科学时期；

2细胞学经典时期（1875—1900）主要是在显微镜下的形态描述---对细胞认识的鼎盛时期；

3实验细胞学时期（1900—1953）细胞学与各门学科的交融与汇合，诞生了细胞生物学。

4分子细胞学时期（1953至今）（1）细胞的发现1665年，英国物理学家RobertHook发现细胞（Cell)。（2）历史上观察到活细胞的第一人1676年,荷兰人Antonyvanleeuwenhoek观察到了细菌。（3）细胞学说（Thecelltheory）的建立1838～1839,德国植物学家施莱登（J.Schleiden)，德国动物学家施旺（T.Shwann）细胞是一切生物体的基本构成单位和功能单位。1855年～

1858年德国病理学家魏尔和(Virchow)提出了“一切细胞来自细胞”

1.细胞学创立时期RobertHookeandhis“cells”Figure1-1Hookeandhiscell.图1.1英国物理学家RobertHook，创造的第一架有科学研究价值的显微镜。1665年，《显微图谱》描绘了他所见到的木栓是由许多蜂巢状小室排成，是细胞学史上第一个细胞模式图。Leeuwenhoekandhis“animalcules”Figure1-3AntonyvanLeeuwenhoek(1632-1723)(1)usedhisown(singlelens)monocularmicroscopes(2)andwasthefirstpersontoobserve(3)bacteriaandprotozoa.Helookateverythingfromrainwatertotears.Hesawmovingobjectsthathetermed“animalcules”(4,5).Thetinycreaturesappearedtobeswimming.③12345Hestudiedprimarilycellsinplants.Heobservedthatallplantsseemedtobecomposedofcells,andisthusconsideredtheco-founderofcelltheorytogetherwithSchwann.MatthiasJakob,Schleiden,(1804-1881)

Heidentifiedstatedthatallanimalsaremadeofcells.In1839,togetherwithMatthiasSchleidenheformulatedthecelltheoryoflife.TheodorSchwann(1810-1882),GermanphysiologistandhistologistA.ThediscoveryofcellsB.EstablishcelltheoryFigure1-4ONIONCELLS1、细胞是生物体的形态和功能的单位；2、生物体的特性决定于构成它们的各个细胞3、细胞只能通过细胞分裂而来，并保证遗传物质的连续性。4、细胞是生命的最小单位。

---赫特维希《细胞和组织》

现代完整的细胞学说的内容2.细胞学的经典时期19世纪最后的25年（1875-1900）是细胞研究的繁盛时期，相继发现了许多重要的细胞结构和细胞活动现象。（1）原生质理论的提出（2）关于细胞分裂的研究（3）重要细胞器的发现（4）遗传方面的成就（1）原生质理论的提出

Mohl（莫尔）和Nageli（纳哲里）提出了原生质理论：有机体的组织单位是一小团原生质。后人又精确地把围在核周围的原生质称为细胞质（cytoplasm）把核内的原生质称为核质（karyoplasm）。（2）关于细胞分裂的研究

1880年弗来明（W.Flemming）提出了有丝分裂的概念（mitosis）。1883年VanBeneden在动物，1886年Straburger在植物发现减数分裂（meiosis）。1905年.J.R.Famer和J.E.Moore明确了核在两代个体间的连续性。（3）重要细胞器的发现

19世纪中叶随着显微镜技术的提高，发明了固定法，开始利用石蜡切片技术。经固定的材料，进行一系列处理，染色后在显微镜下观察，相继发现了细胞内的一系列结构。

1883年，V.Beneden、1888年R.Brown和Boveri相继发现中心体（Centrosome）；1894年Altmann、1898年C.Benda先后发现线粒体（mitochondrium）；1898年Golgi发现Golgibody。（4）遗传学方面的成就在这期间，实验细胞学和细胞遗传学迅速发展。1866年，Mendel的工作—遗传因子；1871年F.Miescher提取“核素”(Nuclein)；1889年R.Altmann改名为核酸(nucleicacid)；1902年W.A.Cannon提出遗传染色体学说，认为基因就在染色体上。1896年，德国另一胚胎学家魏尔逊(Wilson)发表“TheCellinDevelopment&Heredity”，《细胞在发育和遗传中》被认为是第一部系统的细胞学。书中的细胞模式图，反映了光镜时代对细胞结构的认识水平，作为细胞学史上第二个具有代表意义的模型，一直沿用到本世纪50年代。

-----多学科渗透与细胞生物学（1900—1953）

生命科学的相邻学科互相渗透，并结合多种实验手段，对细胞的结构、功能进行大量研究。1938年德国科学家Ruska，在西门子电子公司设计制造了世界上第一架电子显微镜，才把细胞学引向新的发展时期。对细胞的认识更加精细，主要工作有：

3.实验细胞学时期细胞化学方面成绩卓著：1924年，孚尔根（Feulgen）创立了定性DNA的特异方法。1940年，希拉舍（Brachet）创立了定性RNA的方法。（Unna法）。40年代后期，在电镜下相继发现了某些细胞器的超微结构：内质网（Porter1945）、叶绿体(Porter1947)、高尔基体(Dalton1950)、核膜(Callan1950)、溶酶体(deDuve1952)、线粒体(Palade50年代)、核糖体(Palade1953)、单位膜(Robertson1958)。1961年，J.Brachet集40、50之大成绘制了细胞的超微结构，反映了电镜时代对细胞的认识水平，成为细胞学史上第3个有代表意义的细胞模式图。1944年Avery等在微生物转化实验中肯定了DNA是遗传物质。1953年美国分子遗传学家沃森(J.D.Watson)和英国分子生物学家、物理学家克利克(F.H.C.Crick)提出了DNA分子结构的双螺旋模型，标志着分子生物学的诞生。1956年，Kornberg

从E.Coli

中获得DNA聚合酶，并体外合成DNA成功；1958年，Crick提出了遗传的“中心法则”；

Figure1-8TheDNA-doublehelixmodelandthediscoverers

Watson(left)andCrick(right)andWilkinswhobeawardedthe1962NobelPrizeinPhysiologyorMedicine"fortheirdiscoveriesin1953.Figure1-7ThefirstpracticalTEMandthebuilderErnstRuska

whowontheNobelPrizeinPhysicsin1986forhisworkinelectronoptics,includingthedesignofthefirstelectronmicroscopein1931.从细胞生物学的发展史看出，这门学科从叙述到实验，从分析到综合，从定性到定量，从局部到整体，从静止的形态描述发展到细胞结构与功能动态多方面研究；研究对象不再是单个细胞，而要考虑到由细胞组成的整个生物体，以及组成细胞的各种生物大分子，把细胞作为物质、能量、信息过程的综合体，深入到分子水平来探寻生命活动的规律，有目的地影响和改造细胞，以达到造福人类的目的。

4.细胞分子生物学Figure1-9KaryMullisandtheprincipleofPCRwhichisusedtoamplifyspecificregionsofaDNAstrandDevelopedin1984.In1993MulliswasawardedtheNobelPrizeinChemistry.Figure1-10TheHumanGenomeProjectwasaninternationalscientificresearchprojectwithaprimarygoaltodeterminethesequenceofchemicalbasepairs,identifyandmaptheapproximatelygenesofthehumangenome2.4MolecularcellbiologyDolly(July5,1996–February14,2003),

withherfirstbornlambDolly'sremainsareexhibitedattheRoyalMuseumofScotland.

Figure1-11Dolly(July5,1996–February14,2003),wasafemaledomesticsheepremarkableinbeingthefirstmammal

tobeclonedfromanadultsomatic

cell,.ShewasbornonJuly5,1996andsheliveduntiltheageofsix,attheRoslinInstituteinEdinburgh,Scotland.Anditwasdubbed"theworld'smostfamoussheep"byScientificAmerican.Dollywithher‘father’IanWilmut第三节细胞生物学与医学是基础医学各学科的研究基础临床医学的研究基础基础或临床的新课题需从细